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統計力学に基づく生化学反応ネットワークの解析とモデル化

基于统计力学的生化反应网络分析与建模

基本信息

批准号：
07J00209
负责人：
竹本和広
金额：
$ 1.15万
依托单位：
The University of Tokyo (2008)Kyoto University (2007)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、生体ネットワークを統計力学的な視点から解析を行い、それを基に数理モデルを通してネットワークの形成機構を解明することである。本年度はまず、昨年度明らかにした生育温度による代謝ネットワークの構造差異について更に議論した。昨年度では生育温度による代謝ネットワークの構造変化を明らかにしたが、その起源は依然不明であった。そこで代謝ネットワークの構造をよく再現する数理モデルを構築し、構造差異の起源を議論した。結果として、進化イベントよって既存の反応経路に対してバイパスが出現することにより、この構造変化が起こることを見出した。生育温度が高い場合、そのような反応は淘汰される。逆に生育温度が低い場合、バイパスは選択される。このような環境の違いが構造差異をもたらすと結論づけた。この結果は、今後、生体ネットワークの進化や耐熱性の起源を理解する上で有効な知見になると考えられる。次に、植物における代謝物種間分布について議論した。従来、これは少ない代謝物を用いて議論されてきたが、近年のデータの蓄積により大規模な分布の議論が可能となった。ここでは植物に特有なフラボノイド(FL)に注目した。結果として、ある植物種がもつFL種数と、あるFLを共有する植物種数は不均一な分布に従うこと見出した。さらに数理モデルを構築しこの不均一な分布の起源を示した。更に、多くの植物に見られるFLの構造は特異的なそれよりも単純であることも見出した。この結果は、今後、植物におけるFL代謝の進化を理解する上で有効な知見になると考えられる。また、Songと共同でタンパク質の暴露傾向の予測も行った。ここではその指標となるHalf Sphere Exposure(HSE)の解析を行い、USE予測ソフトウェアの構築に関わった。

The purpose of this study is to clarify the mechanism of biological evolution from the viewpoint of statistical mechanics. This year, the growth temperature of the morning and the structure of the morning are discussed. In the past, the structure of the plant was changed, and the origin of the plant was still unknown. A discussion of the origin of the structural differences in the metabolic process. As a result, the evolution of the existing reverse circuit has been revealed. When the fertility temperature is high, it will be eliminated. When the temperature of growth is low, the temperature of growth is low, and the temperature of growth is low. The difference between the environment and the structure is not obvious. The results suggest that the evolution of heat resistance in living organisms and its origin may be further investigated. Subspecies, plant metabolism, interspecies distribution, discussion In recent years, there have been discussions on the use of metabolites, and on their large-scale distribution in recent years. This is a plant specific feature. The results show that the number of plant species is not uniform. The origin of this heterogeneous distribution is shown in the mathematical structure. More, more plants are seen in the structure of FL, which is unique. The result is that there is no way to understand the evolution of FL metabolism in plants in the future The prediction of the exposure tendency of the two groups was carried out jointly. Half Sphere Exposure (HSE) analysis, use prediction and construction